浅淡淘宝内核对LVS的性能优化

去年试用了一下淘宝内核,发现它对LVS性能有质的提升。敬佩之心倍上心头,兴奋之余开始了解淘宝内核。

简单公布一下测试结果:在一台普通的4核服务器上,使用LVS的DR模式,后端7台RealServer。在CentOS原生内核上,每秒最高转发约6万个HTTP请求,而使用淘宝内核后可高达约14万次请求每秒(瓶颈在测试机,无法模拟更大压力)。而在这台服务器上直接测试Nginx状态页,最高每秒处理约4万次请求。

当下,我们非常迫切需要解决的就是LVS的性能问题。在得到验证的同时,更希望把问题弄清楚。淘宝内核到底对LVS做了什么,让它的性能得到如此提升?

在淘宝内核目录下,在各种Patch“patches.driver”、“patches.taobao”、等,数量多到让人望而生畏……

好吧,我还是想把问题弄清楚!

所有Patch中,与LVS相关的只有 patches.taobao/ip_vs_conn_locking_granularity.patch 文件。内容也很简单,仅将 CT_LOCKARRAY_BITS 由4改为8。而且是文嵩大神亲自打上的:

这个大小从上下文来看,似乎是一个并发锁的数量。 并发锁多了, 可以同时进行的转发连接就多了, CPU不用等待任务完成。批注中注明了是针对16核做的调整,虽然我的测试里才有4核 ^_^||

幸亏淘宝内核可以自由的选择开启或关闭指定的Patch(执行打包之前修改series.conf注释掉不想要的Patch),于是我关闭了LVS的Patch。再测试,又一次喜剧发生了:即使不打ip_vs_conn_locking_granularity.patch,淘宝内核的LVS转发功能依然很强劲!

然后,我关闭了淘宝所有Patch。喜剧仍然存在:凡是自行定制的内核,LVS性能很平庸;凡是使用淘宝内核,无论怎样调整Patch,性能都会很强劲。那一刻,我的心你懂的……

咨询了一下佳明和炳天,我感觉我找到原因了:淘宝对内核的配置也进行了大量的优化。针对LVS的优化就是将CONFIG_IP_VS_TAB_BITS由12调整到20“sed -i 's/CONFIG_IP_VS_TAB_BITS=12/CONFIG_IP_VS_TAB_BITS=20/g' SOURCES/config-generic”:

yum -y install kernel-devel rpm-build redhat-rpm-config asciidoc hmaccalc binutils-devel elfutils-libelf-devel newt-devel zlib-devel xmlto python-devel perl-ExtUtils-Embed fedora-packager @development-tools
rpmdev-setuptree
rpm -ivh kernel-2.6.32-279.19.1.el6.src.rpm    
cd ~/rpmbuild/
cp patches.taobao/ip_vs_conn_locking_granularity.patch SOURCES/   
sed -i 's/CONFIG_IP_VS_TAB_BITS=12/CONFIG_IP_VS_TAB_BITS=20/g' SOURCES/config-generic
rpmbuild -bb --with baseonly --with firmware --without debuginfo SPECS/kernel.spec   
# waiting for lock on `./random_seed'...   
rngd -r /dev/urandom

OK,果然很强大,应用到生产环境后效果也很满意。真心感谢淘宝、感谢开源!于是我也对此打了一个Patch,并上传了编译结果:kernel-firmwarekernel

怎样验证我们的优化是否生效呢,查看`ipvsadm -Ln`的size即可:

当然,淘宝对LVS的优化不仅文章介绍的2处了。还有针对网卡和系统参数的调整比如:

# 关闭网卡LRO和GRO   
ethtool -K em1 gro off   
ethtool -K em1 lro off   
# 禁用ARP,增大backlog并发数   
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1   
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2    
net.core.netdev_max_backlog = 500000   
# 调整内核的时钟机制   
kernel nohz=off   
# 手动调整网卡中断分布,等……

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